Voor het sluiten van kringlopen is hergebruik van afvalwater uit toilet, badkamer en keuken cruciaal. Op dit moment gaan grote hoeveelheden organische stof en nutriënten via het effluent en slib verloren terwijl deze bruikbaar zijn voor voedselproductie. Organische stof bepaalt in belangrijke mate bodemkwaliteit voor voedselproductie en de uit de riolering herwonnen producten zouden hier aan kunnen bijdragen. Inzameling van stedelijk afvalwater en toepassing daarvan in de landbouw was vanaf de 19e eeuw een normale praktijk en de belangrijkste bestaansreden voor inzamelingssystemen zoals de boldootkar en het riool. Tegenwoordig is het toepassen van menselijke fecaliën of afvalwaterproducten als meststof in de landbouw wettelijk verboden. Het ontwikkelen van een modern systeem waarbij afvalwater hergebruikt kan worden in de landbouw is daarom uitdagend, innovatief en het vraagt om een integrale aanpak. Aanbod van producten uit de afvalwatersector en vraag vanuit de landbouw moeten op elkaar afgestemd worden. Er moet o.a. gezorgd worden dat de samenstelling en kwaliteit van de producten afgestemd worden op specifieke wensen van boeren en het gebruik ervan moet in de landbouw moet sociaal, economisch en bestuurlijk aanvaardbaar zijn. Op bestuurlijk en sociaalcultureel niveau zal systeemverandering nodig zijn: er zijn vele belemmeringen in huidige wetgeving. Acceptatie van gebruik van afvalwater in voedselproductie door actoren in de voedselketen is niet vanzelfsprekend.
De rioleringssector staat de komende jaren voor de volgende uitdagingen:
Verbeteren doelmatigheid in de afvalwaterketen. Sinds het feitenonderzoek (2010) staat de sector voor een opgave om vanaf 2020 jaarlijks 380 miljoen Euro aan doelmatigheidswinst te bereiken.
Klimaatverandering. De huidige ontwerpgrondslagen voorzien niet in het opvangen van de klimaatverandering, terwijl deze naar verwachting wel binnen de huidige operationele levensduur manifest zal worden.
Claimcultuur. Burgers en bedrijven stappen steeds sneller naar de rechter om (water)schade te verhalen op de gemeente.
Verbetering oppervlaktewaterkwaliteit. De oppervlaktewaterkwaliteit is nog niet op alle plaatsen voldoende. Hoewel dit doorgaans niet alleen aan de emissie vanuit de riolering te wijten is, levert dit toch een druk op tot prestatieverbetering. Het is daarbij zinvol om nut en noodzaak van maatregelen goed te kunnen onderbouwen.
Duurzaamheid en klimaatneutraliteit. Binnen de afvalwaterketen wordt deze maatschappelijke wens vertaald naar energie- en nutriënten(terug)winning.
Gebrek aan personeel. Vergrijzing en een lage instroom zorgen voor een gebrek aan personeel in de rioleringssector.
De TU Delft onderzoekt het transport van huishoudelijke slurry voor nieuwe sanitatie concepten gebaseerd op bronscheiding.
Bestaande sanitatie, gebaseerd op vrijvervalriolering, is betrouwbaar, robuust en comfortabel voor de gebruiker. Maar voor de inzameling en het transport is relatief veel water nodig: circa 100 liter per persoon per dag. Nieuwe sanitatie concepten kunnen de waterconsumptie reduceren. Vrijvervalrioolstelsels in ontwikkelingslanden ondervinden regelmatig problemen, omdat de hoeveelheid spoelwater beperkt is. Ook in Nederland zijn er overigens meldingen van ophoping van vast materiaal in de riolering door de introductie van waterbesparende toiletten.
Al een paar decennia wordt internationaal geëxperimenteerd met nieuwe sanitatie concepten die uit vier deelelementen bestaan:
scheiding aan de bron;
inzameling;
transport;
en zuivering.
De literatuur is gericht op scheidingsconcepten, (terug)winning van energie en grondstoffen, en de algemene haalbaarheid van kleinschalige zuiveringsconcepten. Inmiddels zijn de meeste technologische hindernissen overwonnen en bestaan er diverse goed functionerende technieken voor scheiding en terugwinning van energie en grondstoffen. Ook is geconcludeerd dat de zuiveringsconcepten een bepaald minimumschaalniveau nodig hebben om ze ook economisch aantrekkelijk te maken (“economy of scales”). Vraagstukken rondom de inzameling en het transport van de huishoudelijke afvalslurry zijn tot nu toe ontsnapt aan de aandacht van de onderzoekswereld, ondanks het feit dat een integrale benadering van sanitatieconcepten alle vier de deelelementen zou moeten bevatten.
Figuur 1 Schematisatie van een nieuw sanitatieconcept
Vele onderzoekers hebben al onderkend en aangetoond dat een zo klein mogelijke verdunning van het afvalwater gunstig is voor het rendement van de afvalwaterbehandeling in de nieuwe sanitatiesystemen. Maar de minimaal vereiste verdunning en andere eigenschappen van huishoudelijke slurry (toiletspoeling en keukenslurry) zijn nog onbekend. Deze moeten nog onderzocht worden om de haalbaarheid van verschillende typen transportsystemen te toetsen. Een eerste inventarisatie van transportconcepten voor de nieuwe sanitatie laat zien dat een vorm van drukriolering en een tweefasenstroming de meest veelbelovende concepten zijn (Harder et al, 2012). STOWA heeft aanbevolen om nader onderzoek te doen naar nieuwe transport concepten voor zwart water (Palsma en Swart, 2010).
De huishoudelijke slurry is een complex mengsel van cohesieve vaste stoffen (fecaliën), vezels (zoals toiletpapier en haar), niet-cohesieve vaste stoffen (keukenafval uit een vermaler) en vloeistoffen (water en urine). Een aantal transportgerelateerde uitdagingen is nog niet onderzocht. Deze hebben vooral betrekking op de minimaal benodigde verdunning. Het gaat om:
Vloei-eigenschap van huishoudelijke slurry;
Transporteerbaarheid van huishoudelijke slurry;
Haalbaarheid van verschillende transportconcepten in relatie tot de schaalgrootte van het transportsysteem, en de verdunning en samenstelling van huishoudelijke slurry.
Waaruit bestaat het onderzoek?
De hoofdonderdelen van het onderzoek zijn:
Vloei-eigenschapkarakterisering van huishoudelijke slurry, inclusief cohesieve eigenschappen, in functie van vastestofgehalte, deeltjesverdeling en andere parameters;
Experimenten met keukenslurry en kunstmatig zwart water in het laboratorium van Deltares in de zogenaamde ALPHA-loop. Dit is een proefopstelling die bestaat uit een te testen leiding, waarbij verschillende diameters en hellingen mogelijk zijn, en voorzieningen om deze leiding te kunnen belasten met een mengsel van water, deeltjes en lucht. Onderzoek vindt plaats naar verschillende lay-outs (horizontaal en licht hellend) en met verschillende stromingstoestanden;
Studie van dynamisch gedrag (waterslag) in het lab en het veld (slurrysluglengte, snelheid, drukverschil over de leiding en een individuele slug en eventueel reologische eigenschappen in de praktijk);
Het meten van het transport van huishoudelijke slurry in het veld. Deze data zijn te gebruiken voor de validatie van een nog te ontwikkelen stromingsmodel.
Maatschappelijke relevantie
Een onbetrouwbaar inzamelings- of transportsysteem is een showstopper voor nieuwe sanitatieconcepten. In de negentiger jaren van de vorige eeuw is door onvoldoende kennis van het transport van water- en luchtmengsels de introductie van een potentieel zeer effectief systeem mislukt (het zogeheten luchtpersrioolsysteem). Momenteel is bij veel potentiële gebruikers, mede ingegeven door de genoemde ervaring met het luchtpersriool, sprake van terughoudendheid bij het toepassen van nieuwe sanitatiesystemen. Dit onderzoek probeert drie aspecten te verbeteren:
Aangezien de transporteerbaarheid de ontbrekende schakel is voor nieuwe sanitatie, draagt dit onderzoek bij aan het voorkomen van falende systemen voor nieuwe sanitatie.
Het onderzoek zal basisinformatie opleveren voor een technische haalbaarheidsstudie van grootschalige nieuwe sanitatiesystemen met alle bekende voordelen van nieuwe sanitatieconcepten: terugwinning van fosfor, een verbeterde verwijdering van microverontreiniging en een efficiënter biogasproductie. Naar verwachting zal de aankomende vervangingsgolf van bestaande rioolstelsels tot een versnelde introductie van nieuwe concepten kunnen leiden.
Het verbeterde begrip van het gedrag van geconcentreerde huishoudelijke slurry zal ook bijdragen aan verbetering van het ontwerp van vrijvervalrioolstelsels met een beperkte aanvoer van water, zoals in veel ontwikkelingslanden het geval is
.
Het onderzoeksthema ‘Hydraulica transport huishoudelijke slurry’ vindt plaats binnen het kennisprogramma Urban Drainage van de TU Delft. Meer informatie over het onderzoek en het programma vindt u op: Kennisprogramma Urban Drainage.
Dit onderzoek is gefinancierd door de Stichting Toegepast Wetenschappelijk Onderzoek (STW), die onderdeel is van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO).
Referenties
• Harder, R., Langeveld, J.G., Clemens, F.H.L.R. and van Lier, J.B. (2012). Source separation in the urban water infrastructure, STOWA, Amersfoort.
• Palsma, B. and Swart, B., 2010. Koepelgroep ONSS, Stand van Zaken tot 2010, Ontwikkelingen 2011, STOWA, Amersfoort.
”Intelligent pigs” voor het inspecteren van persleidingen
In Nederland ligt in de ondergrond meer dan honderdduizend kilometer aan niet-stalen leidingen voor drink- en afvalwater. Maar de technieken om ze te inspecteren zijn niet optimaal. Daarom heeft Grontmij een project geïnitieerd voor de ontwikkeling van geavanceerde inline inspectie-instrumenten (intelligent pigs).
Er bestaan technieken om de toestand van persleidingen over de gehele lengte, vanuit de buis, non-destructief, te meten. De olie- en gasindustrie maakt al decennialang gebruik van intelligent pigs. Deze worden echter niet in ons vakgebied ingezet omdat de pigs niet goed door de afvalwaterpersleidingen kunnen en de meetapparatuur, specifiek geschikt voor stalen leidingen, niet geschikt is voor de buismaterialen in onze sector. De urgentie van een goede kwaliteitsbepaling wordt steeds groter, maar de ontwikkeling van de benodigde apparatuur laat op zich wachten. Daarom heeft Grontmij de belangrijkste partijen bijeen gebracht om dit probleem aan te pakken.
Bestaande technieken op een nieuwe manier gebruikt
Door voort te bouwen op bestaande technieken ligt er een betrouwbare basis voor de verdere ontwikkeling. Door nieuwe meetapparatuur en sensoren uit verschillende vakgebieden te combineren met innovatieve ‘carriers’ (dragers van de meetapparatuur), die obstakels zoals bochten en appendages kunnen passeren, kunnen intelligent pigs worden toegepast in persleidingen in de watersector. De komende jaren werken we aan het innoveren van de meetapparatuur, carriers en de analyse van de meetresultaten. Zo komen we tot een serie intelligent pigs die de verschillende soorten afvalwaterpersleidingen kunnen inspecteren. Van Ø200 tot 1.500 mm, van pvc tot asbestcement.
Innovatief samenwerken
Het kernwoord van dit project is samenwerking. Grontmij, Stowa en stichting RIONED zijn trekker van het project. Drinkwater – en afvalwaterleidingen zijn van hetzelfde materiaal. Dit is de reden dat drinkwaterbedrijven participant zijn, net als de meeste waterschappen, een aantal grote gemeenten, Deltares, KWR en meerdere ontwikkelaars van intelligent pigs.
Toepasbaar in zo’n 12.000 kilometer afvalwaterpersleiding
De Nederlandse gemeenten beheren in totaal meer dan 4.000 kilometer persleiding (dit zijn enkel transportleidingen, dus niet de drukriolering). Hiernaast beheren waterschappen nog eens zo’n 8.000 kilometer. Drinkwaterleidingbedrijven hebben daarnaast nog eens ruim honderdduizend kilometer persleidingen. De intelligent pigs zijn dus toepasbaar in een groot aantal persleidingen en een belangrijk deel van de Nederlandse waterketen.
Om de beste ervaringen te bieden, gebruiken wij technologieën zoals cookies om informatie over je apparaat op te slaan en/of te raadplegen. Door in te stemmen met deze technologieën kunnen wij gegevens zoals surfgedrag of unieke ID's op deze site verwerken. Als je geen toestemming geeft of uw toestemming intrekt, kan dit een nadelige invloed hebben op bepaalde functies en mogelijkheden.
Functioneel
Altijd actief
De technische opslag of toegang is strikt noodzakelijk voor het legitieme doel het gebruik mogelijk te maken van een specifieke dienst waarom de abonnee of gebruiker uitdrukkelijk heeft gevraagd, of met als enig doel de uitvoering van de transmissie van een communicatie over een elektronisch communicatienetwerk.
Voorkeuren
De technische opslag of toegang is noodzakelijk voor het legitieme doel voorkeuren op te slaan die niet door de abonnee of gebruiker zijn aangevraagd.
Statistieken
De technische opslag of toegang die uitsluitend voor statistische doeleinden wordt gebruikt.De technische opslag of toegang die uitsluitend wordt gebruikt voor anonieme statistische doeleinden. Zonder dagvaarding, vrijwillige naleving door uw Internet Service Provider, of aanvullende gegevens van een derde partij, kan informatie die alleen voor dit doel wordt opgeslagen of opgehaald gewoonlijk niet worden gebruikt om je te identificeren.
Marketing
De technische opslag of toegang is nodig om gebruikersprofielen op te stellen voor het verzenden van reclame, of om de gebruiker op een site of over verschillende sites te volgen voor soortgelijke marketingdoeleinden.
”Intelligent pigs” voor het inspecteren van persleidingen
